Слайд 2
План лекции
Азеотропные смеси. Диаграммы состояния. Второй закон Коновалова
Законы
Вревского;
3. Разделение неограниченно растворимых жидкостей. Перегонка.
Слайд 3
Азеотропные растворы
Азеотропные растворы - это растворы неограниченно растворяющихся
друг в друге жидкостей, при испарении которых образуется пар
такого же состава, что и исходная жидкая смесь.
На диаграммах состояния p – f(состав) и Т – f(состав) со значительными отклонениями от законов Рауля на линиях жидкости имеются экстремальные точки, где они касаются линии пара. Это – азеотропные смеси.
Слайд 4
Система с «+» отклонением от закона Рауля с
максимумом давления пара
или минимумом температуры кипения
1
2
2
3
1
2
2
3
Слайд 5
Система с «-» отклонением от закона Рауля с
минимумом давления пара
или максимумом температуры кипения
1
2
2
3
1
2
2
3
Слайд 6
Второй закон Коновалова
Максимум на кривой общего давления соответствует
минимуму на кривой температур кипения и отвечает такому равновесию
раствора и его насыщенного пара, при котором составы обеих фаз одинаковы.
Слайд 7
Примеры
Азеотропные смеси с tкипmin
Этанол – вода
Изобутанол – вода
Ацетон
- сероуглерод
Азеотропные смеси с tкипmax
HCl – H2O
H2SO4 – H2O
Ацетон
– хлороформ
Условия образования азеотропов:
Значительное отклонение свойств растворов от идеальных.
Незначительное отклонение от идеальности при близком значении р0
Слайд 8
Свойства азеотропных растворов
1. Состав пара равен составу жидкости.
2.
Кипят при постоянной температуре.
3. Являются условно однокомпонентными.
4. Инвариантны (С
= 0).
5. Имеют max или min по сравнению с чистыми компонентами или раствором иного состава.
6. Не подвергаются разделению на чистые компоненты при перегонке.
Слайд 9
Сравнение азеотропной смеси с чистыми веществами
1. Как у
чистых веществ состав азеотропного раствора не изменяется при кипении
при заданном внешнем давлении и постоянной температуре.
При изменении внешнего давления меняется не только tкип, но и состав азеотропного раствора, отсюда следует, что
азеотропная смесь не является химическим соединением: ее состав зависит от температуры, давления и природы веществ.
Слайд 10
Разделение неограниченно растворимых жидкостей.
Перегонка
Слайд 11
Перегонка (дистилляция)
процесс очистки жидкостей от растворённых в
них нелетучих примесей или разделение смеси на фракции, отличающиеся
по составу, путём испарения и последующей конденсации паров.
Слайд 12
Основная закономерность
В основе метода лежит различие составов жидкости
и образующегося из неё пара, т. е. I закон
Коновалова.
Перегонка
Использование перегонки
очистка жидкостей (например, получение дистиллированной воды );
разделение на фракции, которые отличаются по составу;
разделение смеси веществ на чистые компоненты.
Слайд 13
Разновидности перегонки
1. Простая – однократная;
2. Фракционная – многократная;
3.
Ректификация - непрерывная.
Слайд 14
Простая перегонка
заключается в непрерывном нагревании жидкости с отводом
образующегося из нее пара.
Слайд 15
Простая перегонка
Испарение жидкости
Конденсация пара
Слайд 16
Выводы:
1) При простой перегонке нельзя полностью разделить
смесь, состоящую из двух летучих компонентов, можно лишь получить
небольшое количество одного компонента в практически чистом виде.
2) Хорошо испаряющийся компонент в результате простой перегонки в чистом виде не выделяется. В конденсате будут оба компонента.
3) Эффективна при резком различии температур кипения .
4) Применение простой перегонки – простая перегонка применяется лишь тогда, когда не требуется тщательного разделения смеси.
Слайд 17
Дробная (фракционная перегонка)
1. Более эффективна чем однократная перегонка.
Применяется
для разделения смесей с получением чистых компонентов.
Проводится
обычно при постоянном давлении.
Слайд 18
Этапы фракционной перегонки:
1) нагревание исходной жидкой смеси до
кипения для получения некоторого количества пара;
2) конденсация полученного пара;
3)
испарение конденсата для получения пара нового состава.
Слайд 20
Ректификация
- непрерывная фракционная перегонка. Проводится в ректификационных
колоннах в автоматическом режиме.
Слайд 21
1 – нагреватель;
2 – трубы для стекания жидкости;
3
– кран питания колонны;
4 – колонна;
5 – конденсатор;
6 –
подача флегмы;
7 – спуск конденсата;
8 – тарелки;
9 – колпачки для пара;
10 – куб;
11 – спусковой кран.
Слайд 22
Полнота разделения смеси зависит от:
разности составов жидкости и
пара;
от числа отдельных перегонок (числа тарелок);
конструкции колонны.
Слайд 23
Оптимальные условия ректификации:
Различие tкип компонентов смеси.
Коэффициент разделения 1.
Обеспечение
полного равновесного распределения компонентов между паром и жидкостью.
Оптимальная высота
колонны.
Оптимальное соотношение интенсивности нагрева и охлаждения.
Слайд 24
Ректификация систем с min или max на кривой
давления пара
Слайд 25
Выводы:
1. Полного разделения на компоненты провести невозможно:
для
систем с tкипmin в остатке - один из компонентов
в чистом виде, в дистилляте – азеотроп;
для систем с tкипmax в остатке – азеотроп, в дистилляте – один из компонентов в чистом виде.
2. В чистом виде получают компоненты, содержание которых в разделяемой смеси больше, чем в азеотропе.
Слайд 26
Методы разделения азеотропных смесей
Химическое связывание одного из компонентов
азеотропной смеси.
Разделение азеотропной смеси путём добавления третьего компонента.
Путём последовательной
ректификации на двух колоннах с различным давлением.